JP2002029822A - Hollow ceramic sintered body, sliding member using the same, and ceramic bearing ball - Google Patents
Hollow ceramic sintered body, sliding member using the same, and ceramic bearing ballInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、中空部を有する中
空セラミックス焼結体にかかり、導電性付与粒子を含有
させることにより例えば電子機器に用いた際に静電気に
よる不具合を改善し、さらに軽量化を可能とした摺動部
材並びにセラミックスベアリングボールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hollow ceramic sintered body having a hollow portion. The present invention relates to a hollow ceramic sintered body. And a ceramic bearing ball.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ハードディスクドライブ(HDD)
等の磁気記録装置、光ディスク装置またはDVD、各種ゲ
ーム機器などの電子機器の発達は目覚しいものがある。
これらは通常、スピンドルモータ等の回転駆動装置によ
り回転軸を高速回転させることにより各種ディスクを機
能させている。従来、このような回転軸を支える軸受部
材、例えばベアリングボールには軸受鋼等の金属が用い
られていた。しかしながら、軸受鋼等の金属は耐摩耗性
が十分ではないことから、例えば前記電子機器のように
5000rpm以上の高速回転が要求される分野においては寿
命のバラツキが大きく信頼性のある回転駆動を提供でき
ずにいた。このような不具合を解決するために近年はベ
アリングボールに窒化珪素焼結体を用いるようになって
いた。窒化珪素焼結体はセラミックスの中でも摺動特性
に優れることから耐摩耗性は十分であり、高速回転を行
ったとしても信頼性のある回転駆動を提供することが可
能である。2. Description of the Related Art In recent years, hard disk drives (HDDs)
Electronic devices such as magnetic recording devices, optical disk devices or DVDs, and various game devices have been remarkably developed.
These generally function various disks by rotating the rotating shaft at high speed by a rotary drive device such as a spindle motor. Conventionally, metal such as bearing steel has been used for a bearing member for supporting such a rotating shaft, for example, a bearing ball. However, metals such as bearing steel do not have sufficient wear resistance.
In the field where high-speed rotation of 5000 rpm or more is required, there is a large variation in life, and it has not been possible to provide a reliable rotation drive. In order to solve such a problem, in recent years, a silicon nitride sintered body has been used for a bearing ball. Since the silicon nitride sintered body has excellent sliding characteristics among ceramics, it has sufficient abrasion resistance, and can provide a reliable rotation drive even at high speed rotation.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化珪
素製ベアリングボールは電気的に絶縁物であることから
高速回転を行った際に発生する静電気を軸受鋼等の金属
部材ににより形成された回転軸部材、ボール受け部材
(いわゆるベアリングボール以外のベアリング部材)に
上手く静電気が発散され難いと言った問題が発生してし
まうことが分かった。このように静電気が上手く発散さ
れず必要以上に帯電してしまうと電子機器、例えばハー
ドディスクドライブ等のように磁気的信号を用いる記録
媒体に悪影響を与えてしまい、結果的にハードディスク
等の電子機器そのものを破壊してしまうと言った現象が
確認された。ベアリングボールとしては、従来から一般
工作機械用として酸化アルミニウムや酸化ジルコニウム
などの酸化物セラミックスが用いられているが、こちら
も絶縁物であることから静電気の帯電を防止することは
できなかった。また、電子機器例えば携帯用パソコン、
電子手帳、各種モバイル製品等は年々小型、軽量化され
ており、そこに用いるハードディスクの高容量化、小型
化への要望に伴いスピンドルモータにも小型、軽量化へ
の要望は強まっている。例えば、ハードディスクの高容
量化、小型化を行うためにはディスクの高速回転が必要
であり、近い将来には10000rpm程度もしくはそれ以上の
高速回転化が予測される。通常、このような高速回転を
支えているのは回転軸部材、ベアリングボール、ボール
受部材からなるベアリング部材であり、回転時の応力は
実質的にベアリングボールに集中することとなる。However, since the silicon nitride bearing ball is an electrically insulating material, the static electricity generated when rotating at a high speed is rotated by a rotating shaft formed by a metal member such as bearing steel. It has been found that a problem arises in that static electricity is not easily dissipated to members and ball receiving members (so-called bearing members other than bearing balls). If the static electricity is not sufficiently dissipated and charged more than necessary, electronic devices, for example, a recording medium using a magnetic signal, such as a hard disk drive, are adversely affected, and as a result, the electronic device itself, such as a hard disk, itself. The phenomenon which said that it destroyed was confirmed. As bearing balls, oxide ceramics such as aluminum oxide and zirconium oxide have conventionally been used for general machine tools. However, since these are also insulators, they cannot prevent electrostatic charging. Also, electronic devices such as portable personal computers,
Electronic notebooks, various mobile products, and the like are becoming smaller and lighter year by year, and demands for smaller and lighter spindle motors are increasing with the demand for higher capacity and smaller size of hard disks used therein. For example, in order to increase the capacity and reduce the size of a hard disk, it is necessary to rotate the disk at a high speed. In the near future, a high-speed rotation of about 10,000 rpm or more is expected. Usually, the bearing member that supports such high-speed rotation is a rotating shaft member, a bearing ball, and a ball receiving member, and the stress during rotation is substantially concentrated on the bearing ball.
【0004】この回転時の応力は、ベアリングボール自
身の重さも関連し、回転時にベアリングボールの重さに
応じて発生する応力が変る。そのためベアリングボール
は軽くて摺動特性の良いものが望まれる。特に電子機器
用の摺動部材として用いるベアリング部材、さらにはベ
アリングボールは一般工作機械のように激しい振動や圧
力の掛かる使用環境とは異なるため、必ずしも一般工作
機械用のベアリングボールと同等の圧砕強度が必要であ
るとは言えない。そのため、電子機器用としては、摺動
特性が同等であれば多少圧砕荷重が悪くとも軽量のもの
を用いた方がベアリング部材の軽量化、さらには電子機
器の軽量化に貢献できる。本発明は上記したような問題
を解決するためになされたものであって、中空部を有し
ていることから軽量化が可能であり、さらには導電性付
与粒子を所定量設けることにより必要以上の静電気の帯
電を防止することができるためハードディスクドライブ
等の電子機器に適した摺動部材、例えばベアリングボー
ルを提供することを目的としている。[0004] The stress at the time of rotation is related to the weight of the bearing ball itself, and the stress generated at the time of rotation changes according to the weight of the bearing ball. Therefore, it is desired that the bearing ball is light and has good sliding characteristics. In particular, bearing members used as sliding members for electronic equipment and bearing balls are different from the use environment where severe vibrations and pressures are applied like general machine tools, so they always have the same crushing strength as bearing balls for general machine tools. Is not necessary. Therefore, for electronic devices, if the sliding characteristics are equivalent, it is possible to contribute to a reduction in the weight of the bearing member and further to a reduction in the weight of the electronic device, even if the crushing load is somewhat inferior, even if the load is low. The present invention has been made in order to solve the above-described problems.Since it has a hollow portion, it is possible to reduce the weight, and more than necessary by providing a predetermined amount of conductive particles. An object of the present invention is to provide a sliding member suitable for an electronic device such as a hard disk drive, for example, a bearing ball because it can prevent static electricity from being charged.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の中空セラミック
ス焼結体は、内部に中空部を有するセラミックス焼結体
において、セラミックス焼結体の厚み方向に直線を引い
たときにその直線上に導電性付与粒子が5〜60%存在する
ことを特徴とするものである。また、中空セラミックス
焼結体は電気抵抗値が109〜102Ω・cmであることが好ま
しい。電気抵抗値を所定の値にするために導電性付与粒
子を含有しており、その導電性付与粒子同士の距離が0
〜10μmの範囲内であることが好ましい。また、本発明
の中空セラミックス焼結体は、球形であることが好まし
い。The hollow ceramic sintered body of the present invention is a ceramic sintered body having a hollow portion inside, and when a straight line is drawn in the thickness direction of the ceramic sintered body, a conductive line is formed on the straight line. It is characterized in that 5 to 60% of the particles for imparting properties are present. Further, the hollow ceramic sintered body preferably has an electric resistance value of 10 9 to 10 2 Ω · cm. In order to make the electric resistance value a predetermined value, it contains conductivity imparting particles, and the distance between the conductivity imparting particles is 0.
It is preferable that it is within the range of 10 μm. Further, the hollow ceramic sintered body of the present invention is preferably spherical.
【0006】セラミックス焼結体が酸化ジルコニウム、
酸化アルミニウム、窒化珪素の少なくとも1種を主成分
とすることが好ましく、導電性付与粒子としては、Si,T
i,Nb,Hf,W,Mo,Ta,Cr,Zr,Mn,Bの炭化物または窒化物の少
なくとも1種であることが好ましい。また、このような
本発明の中空セラミックス焼結体は摺動部材に適してお
り、特に電子機器用の摺動部材に好適である。電子機器
用摺動部材としては、例えばスピンドルモータのベアリ
ング部に用いるベアリングボールが挙げられる。The ceramic sintered body is zirconium oxide,
It is preferable that at least one of aluminum oxide and silicon nitride is the main component.
It is preferably at least one of carbides or nitrides of i, Nb, Hf, W, Mo, Ta, Cr, Zr, Mn, and B. Further, such a hollow ceramic sintered body of the present invention is suitable for a sliding member, and is particularly suitable for a sliding member for electronic equipment. Examples of the sliding member for an electronic device include a bearing ball used for a bearing portion of a spindle motor.
【0007】例えば、ベアリングボールの場合、中空部
の大きさがセラミックスベアリングボールの半径方向に
対して1/2以下(50%以下)であることが好ましい。
本発明の中空セラミックス焼結体は、導電性付与粒子を
所定量含有していることから電気抵抗値が109〜102Ω・
cmであり、そのため電子機器用摺動部材として、例えば
ハードディスクドライブのスピンドルモータに用いるベ
アリング部材のベアリングボールに適用した場合に回転
駆動に伴い発生する静電気が必要以上に帯電することを
防ぐことが可能となる。また、中空部を有していること
から中空部を有していないものと比較して摺動特性を劣
化させずに軽量化をも可能とするものである。For example, in the case of a bearing ball, the size of the hollow portion is preferably 以下 or less (50% or less) with respect to the radial direction of the ceramic bearing ball.
The hollow ceramic sintered body of the present invention has an electrical resistance of 10 9 to 10 2 Ω
cm, so that when applied to a bearing ball of a bearing member used in a spindle motor of a hard disk drive, for example, as a sliding member for an electronic device, it is possible to prevent static electricity generated by rotation driving from being unnecessarily charged. Becomes In addition, since it has a hollow portion, it is possible to reduce the weight without deteriorating the sliding characteristics as compared with the one having no hollow portion.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の中空セラミックス
焼結体およびそれを用いた摺動部材、並びにセラミック
スベアリングボールの実施の形態について説明する。図
1に本発明の中空セラミックス焼結体の一例を示すセラ
ミックスベアリングボールの断面図を示した。図1中、
1はセラミックス表層部、2は中空部、R0は半径、R1は
半径に対するセラミックス表層部の厚さを示すものであ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a hollow ceramic sintered body, a sliding member using the same, and a ceramic bearing ball of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view of a ceramic bearing ball showing one example of the hollow ceramic sintered body of the present invention. In FIG.
1 ceramic surface portion, 2 a hollow portion, R 0 is the radius, R 1 is shows the thickness of the ceramic surface layer portion to the radius.
【0009】本発明の中空セラミックス焼結体は、まず
焼結体の厚み方向に直線を引いたときにその直線上(R1
上)に導電性付与粒子が5〜60%存在することを特徴とす
るものである。これは、R1の長さに対し導電性付与粒子
が5〜60%存在することを意味するものである。このよう
な形態にすることにより電気抵抗値を109〜102Ω・cmに
でき、かつ優れた摺動特性をも具備する中空セラミック
ス焼結体、さらにはそれを用いた摺動部材を為し得るこ
とが可能となる。In the hollow ceramic sintered body of the present invention, when a straight line is first drawn in the thickness direction of the sintered body, the straight line (R 1
The above is characterized in that the conductivity imparting particles are present in 5 to 60%. This is to mean that the conductivity-imparting particles to the length of R 1 is present 5% to 60%. By adopting such a configuration, a hollow ceramic sintered body having an electric resistance value of 10 9 to 10 2 Ω · cm and also having excellent sliding characteristics, and a sliding member using the same can be manufactured. Can be obtained.
【0010】導電性付与粒子の割合が5%未満では電気
抵抗値が109Ω・cmを超えてしまい添加の効果が実質的
に得られない。このような電気抵抗値の高いものでは、
例えばハードディスクドライブを駆動するためのスピン
ドルモータに用いるベアリングボールに適用した場合、
回転駆動に伴い発生する静電気を上手く発散させること
ができずハードディスクに不具合を生じてしまう。When the proportion of the particles imparting conductivity is less than 5%, the electric resistance exceeds 10 9 Ω · cm, and the effect of the addition cannot be substantially obtained. With such a high electric resistance value,
For example, when applied to a bearing ball used for a spindle motor for driving a hard disk drive,
The static electricity generated by the rotation drive cannot be dissipated satisfactorily, causing a problem in the hard disk.
【0011】一方、60%を超えるとセラミックス焼結体
中の導電性付与粒子の数が多くなりすぎ、セラミックス
マトリックス粒子同士の結合力が弱くなるためセラミッ
クス焼結体の強度を低下させてしまう。On the other hand, if it exceeds 60%, the number of conductive particles in the ceramic sintered body becomes too large, and the bonding force between the ceramic matrix particles is weakened, so that the strength of the ceramic sintered body is reduced.
【0012】従って、厚み方向に直線を引いたときにそ
の直線上(R1上)に導電性付与粒子が5〜60%存在する形
態であることが好ましく、さらには20〜50%の範囲内で
あることが好ましい。20〜50%の範囲内であれば電気抵
抗値を106〜103Ω・cmに制御し易い。Accordingly, on the straight line when a straight line is drawn in the thickness direction is preferably (R 1 above) to the conductivity imparting particles is in the form that is present from 5% to 60%, even more in the range of 20-50% It is preferred that Within the range of 20 to 50%, the electric resistance can be easily controlled to 10 6 to 10 3 Ω · cm.
【0013】なお、厚み方向に直線を引くときには中空
セラミックス焼結体のR1に相当する部分を1000倍以上の
拡大写真に撮り、太さ0.5mm以下の直線を引き、その直
線上にわずかでも触れる導電性付与粒子をすべてカウン
トするものとする。なお、図1においては球状の中空セ
ラミックス焼結体について説明したが、楕円形状、円柱
形状、角柱形状などの場合であっても同様に断面におい
て各中心部に半径R0をとり、そこに存在するR1上の導電
性付与粒子の割合をカウントすることにより対応可能で
ある。[0013] Incidentally, taking the hollow ceramic sintered body enlarged photograph of 1,000 times or more the part corresponding to R 1 of the drawing lines in the thickness direction, pulling the following linear thickness 0.5 mm, even a little on the straight line All touching conductivity imparting particles shall be counted. In FIG. 1, a spherical hollow ceramic sintered body has been described. However, even in the case of an elliptical shape, a cylindrical shape, a prismatic shape, etc., similarly, a radius R 0 is taken at each central portion in a cross section, and the radius It can cope by counting the ratio of the conductive imparting particles on R 1 to.
【0014】ここまでは、セラミックス表層部の厚さR1
中の導電性付与粒子の数について説明したが、本発明で
はこの導電性付与粒子個々の距離が0〜10μmの範囲で
あることが好ましく、さらには1〜5μmであることが好
ましい。導電性付与粒子の個々の距離とはR1上での距離
のことである。つまりは、中空セラミックス焼結体の厚
さ方向における導電性付与粒子個々の間隔を規定したも
のである。Up to this point, the thickness R 1 of the ceramic surface layer has been described.
Although the number of the conductivity-imparting particles in the above has been described, in the present invention, the distance of each of the conductivity-imparting particles is preferably in the range of 0 to 10 μm, and more preferably 1 to 5 μm. The individual distances conductivity imparting particles is that the distance on R 1. In other words, the distance between the conductive particles is defined in the thickness direction of the hollow ceramic sintered body.
【0015】導電性付与粒子個々の距離が0μmとは導
電性付与粒子同士が接触した個所が存在することを示す
ものである。接触したものがあれば導電性を向上させる
ことが可能となり電気抵抗値を下げることができる。し
かしながら、導電性付与粒子同士が接触した状態が多い
と、結果的に導電性付与粒子の凝集した状態になり破壊
起点になってしまうことからセラミックス焼結体の強度
低下の原因となる。従って、R1上で導電性付与粒子個々
の距離が0μmと接触した状態が存在する場合は、その
存在率はR1上において50%以下、さらには20%以下である
ことが好ましい。A distance of 0 μm between the individual conductivity-imparting particles indicates that there is a portion where the conductivity-imparting particles are in contact with each other. If there is a contact, the conductivity can be improved and the electric resistance value can be reduced. However, if the conductivity-imparting particles are in contact with each other in many cases, the conductivity-imparting particles are condensed and eventually become a fracture starting point, which causes a reduction in the strength of the ceramic sintered body. Therefore, if the state where the conductivity-imparting particles each distance on R 1 are in contact with 0μm exists, its prevalence is 50% or less on R 1, more preferably not more than 20%.
【0016】一方、導電性付与粒子個々の距離が10μm
を超えると電気抵抗値を下げる効果が小さくなり、あま
り良いとは言えない。このような場合では導電性付与粒
子を必要以上に添加するか、導電性付与粒子の大きさを
必要以上に大きくすることが考えられるがいずれの場合
もセラミックス焼結体の強度を低下させてしまう。この
ような観点からすると導電性付与粒子の最大径があまり
大きいと強度の低下を招き易いことから、導電性付与粒
子の最大径は5μm以下、さらには1μm以下と微細な粒
子を用いることが好ましいと言える。また、導電性付与
粒子としては前述の最大径を満たしているのであれば粒
子、ウィスカ、繊維など様々なものが適用可能である
が、好ましくは粒子形状のものである。本発明の中空セ
ラミックス焼結体は主に摺動部材に用いることから当然
ながら焼結体表面は摺動面となる。このとき導電性付与
粒子は摺動面にも存在することになり、導電性付与粒子
がウイスカや繊維であると表面に存在するトゲ部が破壊
起点になり易い。なお、導電性付与粒子の最大径とは導
電性付与粒子の最も長い対角線を示すものである。On the other hand, the distance between each of the conductive particles is 10 μm.
If it exceeds, the effect of lowering the electric resistance value becomes small, and it cannot be said that it is very good. In such a case, it is conceivable to add the conductivity-imparting particles more than necessary or to increase the size of the conductivity-imparting particles more than necessary, but in any case, the strength of the ceramic sintered body is reduced. . From this point of view, the maximum diameter of the conductivity-imparting particles is apt to cause a decrease in strength when the maximum diameter of the conductivity-imparting particles is too large. It can be said. Various particles such as particles, whiskers, and fibers can be used as the conductivity imparting particles as long as they satisfy the above-mentioned maximum diameter, but are preferably in the form of particles. Since the hollow ceramic sintered body of the present invention is mainly used for a sliding member, the surface of the sintered body naturally becomes a sliding surface. At this time, the conductivity-imparting particles are also present on the sliding surface, and if the conductivity-imparting particles are whiskers or fibers, the thorns present on the surface are likely to become fracture starting points. The maximum diameter of the conductivity-imparting particles indicates the longest diagonal line of the conductivity-imparting particles.
【0017】従って、中空セラミックス焼結体の厚み方
向R1上の導電性付与粒子の割合が5〜60%、導電性付与粒
子同士の距離が0〜10μm、導電性付与粒子の最大径が5
μm以下であることが最も好ましい形態である。[0017] Thus, the ratio is 5% to 60% of the conductivity imparting particles on the thickness direction R 1 of the hollow ceramic sintered body, the distance between the conductive imparting particles 0~10Myuemu, the maximum diameter of the conductive imparting particles 5
The most preferred form is less than μm.
【0018】次に材質について説明する。マトリックス
を形成するセラミックスとしては、酸化ジルコニウム、
酸化アルミニウム、窒化珪素の少なくとも1種または2
種以上からなることが好ましい。いずれのマトリックス
セラミックスも電気抵抗値は1010Ω・cm以上と絶縁性は
高いが摺動特性、強度が優れており摺動部材に適してい
る。導電性付与粒子については電気抵抗値が107Ω・cm
以下であれば特に限定されるものではないが、例えば、
4a族、5a族、6a族、7a族、8族、Si、Bの炭化物、窒化
物、硼化物の少なくとも1種が挙げられる。特に、 S
i,Ti,Nb,Hf,W,Mo,Ta,Cr,Zr,Mn,Bの炭化物または窒化物
が好ましい。前述のように本発明の中空セラミックス焼
結体は主として摺動部材に用いるものであり、その摺動
面には導電性付与粒子も存在することになるため導電性
付与粒子にもある程度の摺動特性が要求される。前述の
炭化物または窒化物は特に摺動特性が優れていることか
ら中空セラミックス焼結体の電気抵抗値を109Ω・cm以
下に下げると共にマトリックスセラミックスの持つ摺動
特性を劣化させないことを可能とする。Next, the material will be described. Ceramics forming the matrix include zirconium oxide,
At least one of aluminum oxide and silicon nitride or 2
Preferably, it consists of more than one species. Both matrix ceramics have high electrical resistance of 10 10 Ω · cm or more, but have excellent sliding properties and strength, and are suitable for sliding members. The electrical resistance value of the conductivity imparting particles is 10 7 Ωcm
It is not particularly limited as long as it is the following, for example,
Examples include at least one of carbides, nitrides, and borides of 4a group, 5a group, 6a group, 7a group, 8 group, Si and B. In particular, S
Preferred are carbides or nitrides of i, Ti, Nb, Hf, W, Mo, Ta, Cr, Zr, Mn, and B. As described above, the hollow ceramic sintered body of the present invention is mainly used for a sliding member, and there is also a conductivity-imparting particle on the sliding surface. Characteristics are required. The above-mentioned carbides or nitrides have particularly excellent sliding properties, so that the electrical resistance of the hollow ceramic sintered body can be reduced to 10 9 Ωcm or less and the sliding properties of matrix ceramics can be maintained. I do.
【0019】本発明の中空セラミックス焼結体はマトリ
ックスセラミックスと導電性付与粒子を具備するもので
あるが、それ以外の成分を添加してよいことは言うまで
もない。他の成分としては、例えば、希土類酸化物、ア
ルカリ土類金属酸化物などの焼結助剤が挙げられ、含有
量も特に限定されるものではないが2〜15重量%の範囲
が好ましい。Although the hollow ceramic sintered body of the present invention comprises matrix ceramics and particles for imparting conductivity, it goes without saying that other components may be added. Other components include, for example, sintering aids such as rare earth oxides and alkaline earth metal oxides, and the content is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 to 15% by weight.
【0020】このような本発明の中空セラミックス焼結
体は摺動部材に適している。摺動部材としては、電子機
器用摺動部材が挙げられる。電子機器としては、ハード
ディスクドライブなどの磁気記録装置、DVDなどの光デ
ィスク装置、光磁気装置、各種ゲーム機器もしくは医療
機器などが挙げられる。このような電子機器に用いられ
る摺動部材としては各種ディスクを回転させるためのモ
ータに用いるベアリング部材、各可動部に用いる摺動部
材などが挙げられる。Such a hollow ceramic sintered body of the present invention is suitable for a sliding member. Examples of the sliding member include sliding members for electronic devices. Examples of the electronic device include a magnetic recording device such as a hard disk drive, an optical disk device such as a DVD, a magneto-optical device, various game devices, and medical devices. As sliding members used for such electronic devices, there are a bearing member used for a motor for rotating various disks, a sliding member used for each movable portion, and the like.
【0021】該モータに用いるベアリング部材として
は、ラジアル軸受、ピボット軸受、動圧軸受など各種ベ
アリング部材が挙げられる。例えば、ラジアル軸受は回
転軸、ベアリングボール、ボール受部からなるものであ
る。回転軸、ベアリングボールおよびボール受部はセラ
ミックスや軸受鋼などの金属から形成されることが多
く、ベアリングボールをセラミックス、回転軸およびボ
ール受部を軸受鋼で形成する形態が最も多く採用されて
いる。As the bearing member used for the motor, various bearing members such as a radial bearing, a pivot bearing, a dynamic pressure bearing and the like can be mentioned. For example, a radial bearing includes a rotating shaft, a bearing ball, and a ball receiving portion. The rotating shaft, bearing balls and ball bearings are often formed of metal such as ceramics or bearing steel, and the most commonly used form is to form the bearing balls with ceramics and the rotating shaft and ball bearings with bearing steel. .
【0022】このようなベアリング部材を、例えば電子
機器であるハードディスクドライブを駆動するためのス
ピンドルモータに適用した場合、ベアリングボールと回
転軸およびボール受部の摺動に伴い静電気が発生する。
ベアリングボールの電気抵抗値が109Ω・cmを超える
と、この静電気が回転軸およびボール受部に上手く発散
されずに必要以上に静電気が帯電することになる。この
ような帯電現象が起こるとハードディスクドライブに悪
影響を与えてしまい、ハードディスクの信頼性を低下さ
せてしまう。特に、近年のハードディスクは高容量化、
高速化に伴い回転速度が5000rpm以上、さらには10000rp
m以上と高速回転化が進んでおり静電気による悪影響は
深刻な問題となる。本発明の中空セラミックス焼結体を
用いた摺動部材であるベアリングボールは導電性付与粒
子を所定の形態で含有していることから電気抵抗値が10
9〜102Ω・cmであり、高速回転を行ったとしても必要以
上の静電気の帯電を防ぐことが可能となる。When such a bearing member is applied to, for example, a spindle motor for driving a hard disk drive, which is an electronic device, static electricity is generated as the bearing ball slides on the rotating shaft and the ball receiving portion.
If the electrical resistance value of the bearing ball exceeds 10 9 Ω · cm, this static electricity will not be satisfactorily dissipated to the rotating shaft and the ball receiving portion, and will be charged more than necessary. When such a charging phenomenon occurs, the hard disk drive is adversely affected, and the reliability of the hard disk is reduced. In particular, hard disks in recent years have increased capacity,
As the speed increases, the rotation speed becomes 5000 rpm or more, and 10,000 rpm
The rotation speed is increasing to over m and the adverse effect of static electricity becomes a serious problem. Since the bearing ball, which is a sliding member using the hollow ceramic sintered body of the present invention, contains the conductivity imparting particles in a predetermined form, the electric resistance value is 10%.
It is 9 to 10 2 Ω · cm, which makes it possible to prevent unnecessary charging of static electricity even at high speed rotation.
【0023】また、本発明のベアリングボールは中空部
を有していることから、中空部を有していないベアリン
グボールと比較して圧砕強度が劣るが、電子機器用摺動
部材は一般工作機械と比べてベアリングボールにかかる
荷重が小さいことから特に問題とはならない。むしろ、
中空部を有していることによりベアリングボールの重量
が軽くなることから回転駆動に伴う遠心応力が小さくな
りベアリングボール表面の接触応力を若干小さくでき転
がり寿命を改善することが可能となる。特に、ベアリン
グボールの直径が3mm以下、さらには2mm以下と小さくな
る程、かつ回転速度が5000rpm以上、10000rpm以上と高
速回転になればなる程転がり寿命の改善は見られる。こ
の観点からすると、本発明のベアリングボールは電子機
器用かつ直径が3mm以下であることが好ましい形態であ
ると言える。Further, since the bearing ball of the present invention has a hollow portion, its crushing strength is inferior to that of a bearing ball having no hollow portion. This is not a problem because the load applied to the bearing ball is smaller than that of the bearing ball. Rather,
By having the hollow portion, the weight of the bearing ball is reduced, so that the centrifugal stress accompanying the rotational drive is reduced, the contact stress on the bearing ball surface can be slightly reduced, and the rolling life can be improved. In particular, as the diameter of the bearing ball is reduced to 3 mm or less, and further to 2 mm or less, and the rotational speed is increased to 5000 rpm or more and 10,000 rpm or more, the rolling life is improved. From this viewpoint, it can be said that the bearing ball of the present invention is preferably used for electronic devices and has a diameter of 3 mm or less.
【0024】次に製造方法について説明する。製造方法
としては特に限定されるものではないが、例えば次のよ
うな方法がある。まず、マトリックスセラミックス粉
末、焼結助剤粉末、導電性付与粒子を所定量含有した混
合原料粉末あるいは混合原料粉末を含有したスラリーを
用意する。このとき各原料粉末は均一に混合されている
ことが必要になり、特に導電性付与粒子が凝集せずに均
一に分散していることが重要である。導電性付与粒子を
均一に混合し易くするために、例えばマトリックスセラ
ミックス粉末と焼結助剤粉末を予め混合し、導電性付与
粒子を複数回に分けて少量ずつ混合する方法が有効であ
る。特に、2回もしくは3回以上に分けてさらに各混合
時に20分以上間隔を空けて混合することにより、1度に
全ての導電性付与粒子を混合するよりは導電性付与粒子
の混合原料粉末中での導電性付与粒子の凝集を防ぐこと
が可能となる。Next, the manufacturing method will be described. Although there is no particular limitation on the manufacturing method, for example, the following method is available. First, a mixed raw material powder containing a predetermined amount of matrix ceramic powder, a sintering aid powder, and conductivity imparting particles or a slurry containing the mixed raw material powder is prepared. At this time, each raw material powder needs to be uniformly mixed, and it is particularly important that the conductivity imparting particles are uniformly dispersed without agglomeration. In order to facilitate uniform mixing of the conductivity-imparting particles, it is effective to, for example, previously mix a matrix ceramic powder and a sintering aid powder, and mix the conductivity-imparting particles a plurality of times little by little. In particular, by mixing twice or three or more times and further mixing at intervals of 20 minutes or more at each mixing, the mixing of the conductivity-imparting particles in the raw material powder is better than mixing all the conductivity-imparting particles at once. It is possible to prevent aggregation of the conductivity-imparting particles in the step.
【0025】また、均一混合の観点からすると、マトリ
ックスセラミックス粉末および焼結助剤粉末は平均粒径
5μm以下、さらには1μm以下の微細な粉末を用いるこ
とが好ましい。同様に導電性付与粒子は最大径が5μm
以下であることが好ましい。From the viewpoint of uniform mixing, the matrix ceramic powder and the sintering aid powder have an average particle size.
It is preferable to use a fine powder of 5 μm or less, more preferably 1 μm or less. Similarly, the maximum diameter of the conductive particles is 5 μm.
The following is preferred.
【0026】次に、合成樹脂、プラスチック等の有機物
により中空部に相当する中子を用意し、その中子を中心
に前記混合原料粉末(またはそのスラリー)を用いて転
動造粒法により予備成形体を作製する。この予備成形体
に静水圧加圧プレスを施した後、脱脂、焼結を行うこと
により、有機物でできた中子を焼失させることにより中
空セラミックス焼結体を製造することが可能となる。Next, a core corresponding to the hollow portion is prepared by using an organic substance such as synthetic resin or plastic, and the core is used as a center to prepare a pre-rolled powder using the mixed raw material powder (or a slurry thereof) by a rolling granulation method. A molded body is produced. After performing a hydrostatic pressure press on the preformed body, degreasing and sintering are performed to burn out a core made of an organic substance, thereby making it possible to manufacture a hollow ceramic sintered body.
【0027】脱脂工程としては大気圧以上の圧力で加圧
しながら脱脂することが好ましい。転動造粒法を用いる
場合有機物でできた中子成分を焼失させねばならず、仮
に焼失させずに中空部に有機物を残したままではベアリ
ングボールの摺動時の熱により中子成分が分解してしま
いベアリングボールに悪影響を与えてしまう。特に、有
機物でできた中子は焼失時に二酸化炭素などのガス成分
となり、このガス成分がベアリングボール外に排出され
る際にセラミックス焼結体に例えば気孔径2μm以上の
過大な気孔を形成してしまうことになり寿命の低下など
に繋がってしまう。このような観点から脱脂工程におい
て大気圧以上の圧力で加圧しながら行うことにより過大
な気孔の発生を防ぐことが可能となる。In the degreasing step, it is preferable to degrease while applying pressure at a pressure higher than the atmospheric pressure. When using the tumbling granulation method, the core component made of organic matter must be burned off.If the organic matter remains in the hollow part without being burned out, the core component is decomposed by the heat generated when the bearing ball slides. It will adversely affect the bearing ball. In particular, the core made of organic matter becomes a gas component such as carbon dioxide when burned out, and when this gas component is discharged out of the bearing ball, it forms excessive pores having a pore diameter of 2 μm or more in the ceramic sintered body. This leads to a shortened life. From such a point of view, it is possible to prevent generation of excessive pores by performing the degreasing step while applying pressure at a pressure higher than the atmospheric pressure.
【0028】また、焼結工程に付いてはマトリックスセ
ラミックスによって若干異なるが1600〜1900℃の範囲で
あることが好ましく、焼結方法についても常圧焼結、ホ
ットプレス焼結、雰囲気加圧焼結、熱間静水圧プレス
(HIP)など様々な方法が適用可能である。また、ベア
リングボールを作製する場合は、常圧焼結を行った後に
HIP焼結を行うなどの2段階焼結を適用することも効果
的である。The sintering process is slightly different depending on the matrix ceramic, but is preferably in the range of 1600 to 1900 ° C. The sintering method is normal pressure sintering, hot press sintering and atmospheric pressure sintering. Various methods such as hot isostatic pressing (HIP) can be applied. Also, when producing bearing balls, after normal pressure sintering
It is also effective to apply two-step sintering such as HIP sintering.
【0029】焼結工程後には必要に応じ表面加工を施
し、摺動部材、例えばベアリングボールを形成する。After the sintering step, a surface treatment is performed as necessary to form a sliding member, for example, a bearing ball.
【0030】[0030]
【実施例】(実施例1〜10、比較例1〜3)表1に示
した平均粒径0.8μmのマトリックスセラミックス粉末
と、焼結助剤として平均粒径0.9μmの酸化イットリウ
ム粉末または酸化アルミニウム粉末を混合し、最大径2
μm以下のSiC粒子を1時間間隔で3回に分けて添加しボ
ールミルにより混合することにより混合原料粉末を調整
した。焼結助剤は、マトリックスが窒化珪素の場合は、
酸化イットリウムおよび酸化アルミニウムの両方を添加
し、それ以外のマトリックスの場合は酸化イットリウム
のみを添加した。次に、有機物製球状中子を用意し、転
動造粒、静水圧成形法により成形体を作製した。その
後、1.5気圧以上の大気中、200〜800℃の条件で脱脂し
中子を焼失させた。さらに、窒素雰囲気中1600〜1900℃
で常圧焼結を施した後、1600〜1900℃でHIP焼結を行っ
た。仕上げ加工として、JISで規定されたグレード3以
上に相当する表面研磨を施して実施例にかかる直径2mm
のベアリングボールを作製した。各実施例のベアリング
ボールに対し、厚み方向R1における導電性付与粒子の割
合、電気抵抗値、圧砕荷重を測定した。EXAMPLES (Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 3) Matrix ceramic powder having an average particle diameter of 0.8 μm shown in Table 1 and yttrium oxide powder or aluminum oxide having an average particle diameter of 0.9 μm as a sintering aid Mix powder, maximum diameter 2
A mixed raw material powder was prepared by adding SiC particles having a particle size of μm or less in three portions at one-hour intervals and mixing them with a ball mill. When the matrix is silicon nitride,
Both yttrium oxide and aluminum oxide were added, and for other matrices only yttrium oxide was added. Next, a spherical core made of an organic material was prepared, and a compact was produced by rolling granulation and isostatic pressing. After that, the core was degreased in an atmosphere of 1.5 atm or more under the condition of 200 to 800 ° C. to burn out the core. 1600-1900 ℃ in nitrogen atmosphere
And then HIP sintering at 1600-1900 ° C. As a finishing process, surface polishing equivalent to Grade 3 or more specified by JIS is performed, and the diameter according to the embodiment is 2 mm.
Was manufactured. To bearing balls of the Examples, the proportion of the conductive imparting particles in the thickness direction R 1, the electric resistance value was measured crushing load.
【0031】比較のために導電性付与粒子を全く含有せ
ずかつ中空部を有しないものを比較例1、中空部を有し
導電性付与粒子を少量含有させたものを比較例2、中空
部を有し導電性付与粒子を一度に過量に添加したものを
比較例3として実施例と同様の測定を行った。なお、厚
み方向R1における導電性付与粒子の数は各ベアリングボ
ール断面において任意の3ヶ所について測定し、その平
均値で示した。電気抵抗値は各ベアリングボールの上下
をラップ加工し同一平面上に2ヶ所電極を設置し、室温
にてその間の抵抗値を絶縁抵抗計で測定した。圧砕荷重
は旧JIS規格B1501に準じた測定法により、インストロン
型試験機で圧縮加重をかけ、破壊時の荷重を測定するこ
とにより対応した。また、各測定値は各実施例および比
較例にかかるベアリングボールを各100個用意し、その
平均値により示したものである。その結果を表1に示
す。なお、マトリックスセラミックスのアルジルとは酸
化ジルコニウム(ジルコニア)と酸化アルミニウム(ア
ルミナ)を重量比で7:3で混合したものである。ま
た、中空部を有する各実施例および比較例2〜3にかか
るベアリングボールは半径R0は1mmであり、R1は0.6mmと
した。For comparison, Comparative Example 1 containing no conductivity-imparting particles and having no hollow portion, Comparative Example 2 having a hollow portion and containing a small amount of the conductivity-imparting particles, Comparative Example 2, The same measurement as in the example was carried out as Comparative Example 3 in which the particles having the above-mentioned and having the conductivity-imparting particles added in an excessive amount at one time were used. The number of conductivity imparting particles in the thickness direction R 1 was measured on an arbitrary three points in each bearing ball section, indicated by the average value. The electric resistance value was obtained by lapping the upper and lower sides of each bearing ball, placing two electrodes on the same plane, and measuring the resistance value between them at room temperature with an insulation resistance meter. The crushing load was responded by applying a compressive load using an Instron type testing machine and measuring the load at the time of destruction by a measuring method according to the old JIS standard B1501. In addition, each measured value is obtained by preparing 100 bearing balls according to each example and the comparative example, and indicating the average value. Table 1 shows the results. Arzil of the matrix ceramic is a mixture of zirconium oxide (zirconia) and aluminum oxide (alumina) at a weight ratio of 7: 3. Also, the bearing balls according to each of Examples and Comparative Examples 2-3 having a hollow portion radius R 0 is a 1 mm, R 1 was 0.6 mm.
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】表1から分かる通り、本発明の実施例にか
かる中空セラミックス焼結体(ベアリングボール)は電
気抵抗値が109〜102Ω・cmの範囲であった。また、表に
は示さないが任意のR1に対して、R1上の導電性付与粒子
同士の距離はいずれも0〜10μmの間であった。また、
圧砕荷重はいずれも19kN以上であった。それに対し、導
電性付与粒子を添加していない比較例1および導電性付
与粒子を少量のみ添加した比較例2は電気抵抗値が1010
Ω・cm以上と絶縁性に改善が見られなかった。一方、導
電性付与粒子を一度に過量に添加した比較例3は電気抵
抗値は低いものの圧砕荷重は11kNとかなり低下してしま
った。これは導電性付与粒子を過量に添加したために窒
化珪素焼結体の持つ強度の高さを必要以上に低下させて
しまったためであると考えられる。As can be seen from Table 1, the hollow ceramic sintered body (bearing ball) according to the example of the present invention had an electric resistance value in the range of 10 9 to 10 2 Ω · cm. Further, not shown in the table, but for any of R 1, the distance of the conductive imparting particles to each other on the R 1 was between 0~10μm both. Also,
The crushing loads were all over 19 kN. In contrast, Comparative Example 1 in which no conductivity-imparting particles were added and Comparative Example 2 in which only a small amount of conductivity-imparting particles were added had an electric resistance value of 10 10
No improvement was observed in the insulating property when it was Ω · cm or more. On the other hand, in Comparative Example 3 in which the conductivity-imparting particles were excessively added at once, the crushing load was considerably reduced to 11 kN, though the electric resistance was low. This is presumably because the excessive addition of the conductivity-imparting particles reduced the strength of the silicon nitride sintered body more than necessary.
【0034】(実施例11〜20、比較例4〜6)次
に、実施例1〜10および比較例1〜3のベアリングボ
ールを用い、電子機器であるハードディスクドライブを
回転駆動させるスピンドルモータに適用した場合の静電
気による不具合の有無および転がり寿命を測定した。ス
ピンドルモータのベアリング部材は回転軸およびボール
受部をSUJ2軸受鋼製とし、1つのベアリング部材では10
個のベアリングボールを使用した。(Examples 11 to 20, Comparative Examples 4 to 6) Next, using the bearing balls of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, the present invention is applied to a spindle motor for rotating a hard disk drive as an electronic device. The presence or absence of a defect due to static electricity and the rolling life were measured. The bearing member of the spindle motor has a rotating shaft and a ball receiving part made of SUJ2 bearing steel.
One bearing ball was used.
【0035】静電気による不具合の有無は6000rpmでモ
ータを回転させ連続200時間稼動させた場合に、ハード
ディスクドライブが稼動前と同様に機能するか否かで判
断した。また、転がり寿命についても6000rpmおよび900
0rpmでモータを回転させ連続200時間稼動させた場合で
のベアリングボールの破損の有無で確認した。各実施例
および比較例についてそれぞれ100台作製し、上記測定
を行った。その結果を表2に示す。The presence or absence of a defect due to static electricity was determined by whether or not the hard disk drive functions in the same manner as before the operation when the motor was rotated at 6000 rpm and operated continuously for 200 hours. The rolling life was 6000 rpm and 900
It was confirmed by the presence or absence of breakage of the bearing balls when the motor was rotated at 0 rpm and operated continuously for 200 hours. For each of the examples and comparative examples, 100 units were manufactured, and the above-described measurement was performed. Table 2 shows the results.
【0036】[0036]
【表2】 [Table 2]
【0037】表2から分かる通り、実施例12〜15および
実施例17〜20のベアリングボールを用いたものについて
は静電気による不具合の発生は認められなかった。実施
例11および実施例16については電気抵抗値が107Ω・cm
以上と比較的高いことから静電気による不具合が100台
中1〜2台程度確認された。それに対して比較例4と比較
例5については電気抵抗値が1010Ω・cm以上と非情に高
いことから100台中5台以上に不具合を生じていた。ま
た、転がり寿命については実施例11〜14、実施例16〜1
8、実施例20および比較例4〜5については6000rpm、9000
rpmいずれの場合であってもベアリングボールの破損は
確認されなかった。これは本発明のように中空部を有し
ていたとしても電子機器用ベアリングボールにおいては
十分優れた摺動特性(転がり寿命)を示すものである。
この理由として導電性付与粒子のR1上での分散状態が良
いことから導電性付与粒子が電気抵抗値を下げるための
みに機能し摺動特性の低下にそれほど影響を及ぼしてい
ないためであると考えられる。また、中空部を有してい
ることから中空部を有していないものと比較して軽量で
あるため高速回転を行った際に発生する遠心応力が小さ
いためであると考えられる。As can be seen from Table 2, no failure due to static electricity was observed in the bearing balls of Examples 12 to 15 and Examples 17 to 20 using the bearing balls. For Example 11 and Example 16, the electric resistance value was 10 7 Ωcm
From the above relatively high levels, about 1 to 2 out of 100 units were confirmed to be defective due to static electricity. On the other hand, in Comparative Examples 4 and 5, the electric resistance value was unreasonably high at 10 10 Ω · cm or more, so that 5 or more out of 100 units had problems. Further, regarding the rolling life, Examples 11 to 14, Examples 16 to 1
8, 6000 rpm, 9000 for Example 20 and Comparative Examples 4-5
No breakage of the bearing ball was confirmed at any rpm. This shows that even with the hollow portion as in the present invention, the bearing ball for electronic equipment shows sufficiently excellent sliding characteristics (rolling life).
The reason for this is that the conductivity-imparting particles have a good dispersion state on R 1 and thus the conductivity-imparting particles function only to lower the electric resistance value and do not significantly affect the lowering of the sliding characteristics. Conceivable. In addition, it is considered that this is because centrifugal stress generated when high-speed rotation is performed is small due to the fact that it has a hollow portion and is lighter than one that does not have a hollow portion.
【0038】それに対し、比較例6のように導電性付与
粒子の数が多いと6000rpmであったとしてもベアリング
ボールが破損してしまった。このように破損してしまう
と当然ながらディスクの回転駆動を行うことができなく
なるため電子機器の信頼性を低下させてしまう。このよ
うな静電気による不具合および転がり寿命を踏まえると
電子機器用ベアリングボールとしてはR1中の導電性付与
粒子の割合は20〜50%の範囲が好ましいと言える。On the other hand, when the number of particles for imparting conductivity was large as in Comparative Example 6, the bearing balls were broken even at 6000 rpm. If the disk is damaged in this manner, the disk cannot be driven to rotate, of course, so that the reliability of the electronic device is reduced. The proportion of such Given a defect and rolling life by static electricity as bearing balls electronics conductivity imparting particles in R 1 can be said to preferably in the range of 20-50%.
【0039】(実施例21〜24、参考例1)次に、R1
上における導電性付与粒子同士の距離について検討す
る。原料粉末中への導電性付与粒子の添加方法を変える
ことにより導電性付与粒子の凝集部を作り出し、R1上の
導電性付与粒子同士の距離および導電性付与粒子同士が
接触した割合を表3のように変えたベアリングボールを
作製した。なお、ベアリングボールのマトリックスは窒
化珪素、導電性付与粒子は最大径0.7μm以下のSiC粉末
を用い、半径R0は1mm、R1を0.7mmに統一すると共にR1上
の導電性付与粒子の割合を平均30%(いずれも25〜35%の
範囲内)になるように調整した。このような各実施例の
ベアリングボールについて実施例1と同様の方法で圧砕
荷重を測定した。また、実施例11と同様の方法を用い90
00rpm、12000rpmで回転駆動させた場合のベアリングボ
ールの破壊の有無を確認した。その結果を表3に示す。(Examples 21 to 24, Reference Example 1) Next, R 1
The distance between the conductivity-imparting particles above will be discussed. Creating a cohesive portion of the conductivity-imparting particles by changing the method of adding the conductivity imparting particles into the raw material powder, the table the rate at which the distance and the conductivity-imparting particles of the conductivity-imparting particles to each other on the R 1 is in contact 3 A bearing ball modified as described above was produced. Incidentally, the matrix of the bearing balls of silicon nitride, conductivity imparting particles with the following SiC powder maximum diameter 0.7 [mu] m, the radius R 0 is 1 mm, conductivity imparting particles on R 1 together with the unifying R 1 to 0.7mm The proportions were adjusted to average 30% (both in the range of 25-35%). The crushing load of the bearing balls of each of the examples was measured in the same manner as in the example 1. Further, using the same method as in Example 11, 90
The presence or absence of breakage of the bearing ball when rotated at 00 rpm and 12000 rpm was confirmed. Table 3 shows the results.
【0040】[0040]
【表3】 [Table 3]
【0041】表3から分かる通り、 R1上での導電性付
与粒子同士が接触している割合(%)が0〜40%と50%以
下である実施例21〜23については10000rpm以上の高速回
転を行ったとしてもベアリングボールの破損が確認され
なかった。それに対して、50%を超える実施例24につい
ては9000rpmでは破損は確認されなかったものの12000rp
mでは完全に破損していないものの若干のひび割れが確
認されたため「ややあり」と表記した。また、参考例1
に示したようにR1上で導電性付与粒子がすべて接触して
いる状態では9000rpmであっても破損が確認された。こ
のことから導電性付与粒子同士の距離は0〜10μmで、
導電性付与粒子同士が接触した状態はR1中で50%以下で
あることが好ましいと言える。As can be seen from Table 3, the ratio (%) of contact between the conductive particles on R 1 is 0 to 40% and 50% or less. No damage to the bearing ball was observed even after the rotation. In contrast, for Example 24 exceeding 50%, no damage was confirmed at 9000 rpm, but 12000 rp
In the case of m, although not completely damaged, slight cracking was confirmed, so it was described as "somewhat". Reference Example 1
Damaged even 9000rpm was confirmed in a state in which a conductivity-imparting particles on R 1 are in contact all as indicated in. From this, the distance between the conductivity imparting particles is 0 to 10 μm,
State conductivity imparting particles come into contact with each other can be said that it is preferably not more than 50% in R 1.
【0042】(実施例25〜26、参考例2)次に半径
R0に対するR1の割合の効果について確認する。実施例22
と同様のベアリングボール(半径R0=1mm)を用いR1の
値を表4のように変えたものに対し実施例22と同様の測
定を行った。その結果を表4に示す。(Examples 25 and 26, Reference Example 2)
Confirm the effect of the ratio of R 1 to R 0 . Example 22
Using the same bearing balls (radius R 0 = 1 mm) as in Example 1 and changing the value of R 1 as shown in Table 4, the same measurement as in Example 22 was performed. Table 4 shows the results.
【0043】[0043]
【表4】 [Table 4]
【0044】表4から分かる通り、中空部を有していた
としてもR1の値がR0の50%以上であれば摺動特性に影響
はないことが分かった。一方、R1の値がR0の50%未満で
ある参考例2は中空セラミックス焼結体の厚さが薄いた
め強度が不十分であることが分かった。これは、厚さが
薄いことさらには厚さが薄いため導電性付与粒子が接触
した状態が結果的に50%を超え易いためであると考えら
れる。[0044] Table As can be seen from 4, the values of R 1 as a had a hollow portion was found not to influence the sliding properties, if 50% or more of R 0. On the other hand, in Reference Example 2 in which the value of R1 was less than 50% of R0 , it was found that the strength was insufficient because the thickness of the hollow ceramic sintered body was small. This is presumably because the thickness is small, and furthermore, the state in which the conductivity-imparting particles are in contact with each other easily exceeds 50% as a result.
【0045】(実施例27〜30)次に、導電性付与粒
子の最大径を表5のように変えたベアリングボールを作
製した。このようなベアリングボールに対し、実施例2
1と同様に9000rpm、12000rpmにおけるベアリングボー
ルの破損の有無を確認した。なお、ベアリングボールの
マトリックスは窒化珪素、導電性付与粒子はSiC粒子を
用い、半径R0は1mm(直径2mm)、R1を0.7mm、R1上の導
電性付与粒子の割合を平均20%(いずれも15〜25%の範
囲内)に統一した。(Examples 27 to 30) Next, bearing balls were prepared in which the maximum diameter of the conductive particles was changed as shown in Table 5. For such a bearing ball, Example 2
As in the case of No. 1, the presence or absence of breakage of the bearing ball at 9000 rpm and 12000 rpm was confirmed. The matrix of the bearing ball is made of silicon nitride, and the conductivity imparting particles are made of SiC particles. The radius R 0 is 1 mm (diameter 2 mm), R 1 is 0.7 mm, and the ratio of the conductivity imparting particles on R 1 is 20% on average. (All within the range of 15 to 25%).
【0046】[0046]
【表5】 [Table 5]
【0047】表5から分かる通り、10000rpm以上の高速
回転を行った場合、導電性付与粒子の最大径が5μmを
超えて大きいと導電性付与粒子が破壊起点となってしま
うことが分かる。従って、導電性付与粒子の最大径は5
μm以下、さらには3μm以下が好ましいと言える。As can be seen from Table 5, when the high-speed rotation of 10,000 rpm or more is performed, if the maximum diameter of the conductivity-imparting particles is larger than 5 μm, the conductivity-imparting particles become the starting point of destruction. Therefore, the maximum diameter of the conductive particles is 5
It can be said that it is preferably at most 3 μm, more preferably at most 3 μm.
【0048】(実施例31〜50)次に、マトリックス
セラミックスが窒化珪素の場合は実施例2(導電性付与
粒子の割合15%)、マトリックスセラミックスが酸化ジ
ルコニウムの場合は実施例8(導電性付与粒子の割合25
%)を用い、導電性付与粒子の材質を表6に示した場合
の電気抵抗値および圧砕荷重を測定した。(Examples 31 to 50) Next, when the matrix ceramic is silicon nitride, Example 2 (15% of the conductivity imparting particles), and when the matrix ceramic is zirconium oxide, Example 8 (Conductivity imparting). Particle ratio 25
%), The electrical resistance value and the crushing load when the material of the conductivity imparting particles is shown in Table 6 were measured.
【0049】[0049]
【表6】 [Table 6]
【0050】表6に示した導電性付与粒子に変えたとこ
ろ、マトリックスが窒化珪素である実施例31〜40の電気
抵抗値は1×106〜4×106Ω・cmの範囲内、圧砕荷重は23
〜26kNの範囲内であった。同様にマトリックスがジルコ
ニアの実施例41〜50については電気抵抗値は6×104〜1
×105Ω・cm、圧砕荷重は20〜24kNの範囲内であった。
このように炭化物の材質を変えたとしても電気抵抗値お
よび圧砕荷重は優れた特性を示すことが分かった。この
ように本発明の中空セラミックス焼結体は電子機器用摺
動部材、特に電子機器用ベアリングボールに好適である
ことが分かった。また、導電性付与粒子同士の距離、半
径R0に対するR1の割合などを工夫することにより、さら
に摺動特性を向上させることができる。When the particles were changed to the conductivity-imparting particles shown in Table 6, the electric resistance values of Examples 31 to 40 in which the matrix was silicon nitride were within the range of 1 × 10 6 to 4 × 10 6 Ω · cm, and were crushed. Load is 23
It was in the range of 2626 kN. Similarly, for Examples 41 to 50 in which the matrix is zirconia, the electric resistance value is 6 × 10 4 -1.
× 10 5 Ω · cm, and the crushing load was in the range of 20 to 24 kN.
Thus, it was found that even if the material of the carbide was changed, the electric resistance value and the crushing load exhibited excellent characteristics. Thus, it has been found that the hollow ceramic sintered body of the present invention is suitable for a sliding member for electronic equipment, particularly a bearing ball for electronic equipment. The distance between the conductive imparting particles, by devising the like ratio of R 1 to the radius R 0, it is possible to further improve the sliding properties.
【0051】[0051]
【発明の効果】本発明のように中空部を有する中空セラ
ミックス焼結体中に導電性付与粒子を所定量含有させる
ことにより電気抵抗値を制御できることが可能となる。
このような本発明の中空セラミックス焼結体は、例えば
電子機器用の摺動部材であるベアリングボールに適用す
ることにより静電気による不具合の発生を効果的に抑制
することが可能となる。また、R1上での導電性付与粒子
同士の距離、半径R0中のR1の割合を制御することにより
ベアリングボールの摺動特性をさらに向上させることが
可能となる。このような本発明のベアリングボールを用
いた電子機器用モータは安定した高速回転を実現するこ
とが可能となり、電子機器の信頼性を向上させることが
可能となる。According to the present invention, the electric resistance value can be controlled by including a predetermined amount of the conductivity imparting particles in the hollow ceramic sintered body having a hollow portion as in the present invention.
By applying such a hollow ceramic sintered body of the present invention to, for example, a bearing ball which is a sliding member for electronic equipment, it is possible to effectively suppress the occurrence of problems due to static electricity. Further, it is possible to further improve the sliding characteristics of the bearing ball by controlling the distance of a conductivity-imparting particles of the above R 1, the ratio of R 1 in the radius R 0. Such a motor for an electronic device using the bearing ball of the present invention can realize stable high-speed rotation and improve the reliability of the electronic device.
【図1】 本発明の中空セラミックス焼結体であるベア
リングボールの一例を示した断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a bearing ball which is a hollow ceramic sintered body of the present invention.
1…セラミックス表層部 2…中空部 R0…半径 R1…半径R0中のセラミックス表層部の厚さ1: ceramic surface layer 2: hollow part R 0 : radius R 1 : thickness of ceramic surface layer in radius R 0
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 33/44 C04B 35/58 102Y (72)発明者 武浪 幸宏 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 3J101 AA02 BA03 BA10 EA41 EA42 EA44 EA72 FA11 4G001 BA03 BA09 BA32 BB03 BB09 BB32 BC13 BC24 BC43 BC56 BD12 BD13 BD22 BE31 4G030 AA12 AA17 AA36 AA44 AA45 AA46 AA47 AA48 AA49 AA50 AA52 BA02 BA19 CA07 GA22 GA29 4G031 AA08 AA12 AA29 AA37 AA38 BA02 BA19 CA07 GA06 GA12──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F16C 33/44 C04B 35/58 102Y (72) Inventor Yukihiro Takenami 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term in Toshiba Yokohama Office (reference) 3J101 AA02 BA03 BA10 EA41 EA42 EA44 EA72 FA11 4G001 BA03 BA09 BA32 BB03 BB09 BB32 BC13 BC24 BC43 BC56 BD12 BD13 BD22 BE31 4G030 AA12 AA17 AA36 AA48 CA07 GA22 GA29 4G031 AA08 AA12 AA29 AA37 AA38 BA02 BA19 CA07 GA06 GA12
Claims (12)
体において、セラミックス焼結体の厚み方向に直線を引
いたときにその直線上に導電性付与粒子が5〜60%存在す
ることを特徴とする中空セラミックス焼結体。1. A ceramic sintered body having a hollow portion therein, wherein a conductivity-imparting particle is present on a straight line in a thickness direction of the ceramic sintered body when the straight line is drawn in the thickness direction of the ceramic sintered body. Hollow ceramic sintered body.
を特徴とする請求項1記載の中空セラミックス焼結体。2. The hollow ceramic sintered body according to claim 1, wherein the sintered body has an electric resistance of 10 9 to 10 2 Ω · cm.
の範囲内であることを特徴とする請求項1または請求項
2記載の中空セラミックス焼結体。3. The distance between the conductive particles is 0 to 10 μm.
3. The hollow ceramic sintered body according to claim 1, wherein the sintered body is in the range of:
項1ないし請求項3のいずれかに記載の中空セラミック
ス焼結体。4. The hollow ceramic sintered body according to claim 1, which has a spherical shape.
ム、酸化アルミニウム、窒化珪素の少なくとも1種を主
成分とすることを特徴とする請求項1ないし請求項4の
いずれかに記載の中空セラミックス焼結体。5. The hollow ceramic sintered body according to claim 1, wherein the ceramic sintered body mainly contains at least one of zirconium oxide, aluminum oxide and silicon nitride. .
a,Cr,Zr,Mn,Bの炭化物または窒化物の少なくとも1種で
あることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれ
かに記載の中空セラミックス焼結体。6. The method according to claim 1, wherein the conductivity-imparting particles are Si, Ti, Nb, Hf, W, Mo, T
The hollow ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 5, wherein the sintered body is at least one of carbides or nitrides of a, Cr, Zr, Mn, and B.
載の中空セラミックス焼結体を用いたことを特徴とする
摺動部材。7. A sliding member using the hollow ceramics sintered body according to claim 1.
とする請求項7記載の摺動部材。8. The sliding member according to claim 7, wherein the sliding member is for an electronic device.
リングボールにおいて、半径方向に直線を引いたときに
その直線上に導電性付与粒子が5〜60%存在することを特
徴とするセラミックスベアリングボール。9. A ceramic bearing ball having a hollow portion therein, characterized in that when a straight line is drawn in the radial direction, 5 to 60% of the conductivity imparting particles are present on the straight line.
とを特徴とす請求項9のセラミックスベアリングボー
ル。10. The ceramic bearing ball according to claim 9, wherein the ceramic bearing ball has an electric resistance of 10 9 to 10 2 Ω · cm.
ングボールの半径方向に対して1/2以下であることを
特徴とする請求項9または請求項10に記載のセラミッ
クスベアリングボール。11. The ceramic bearing ball according to claim 9, wherein the size of the hollow portion is 1/2 or less with respect to the radial direction of the ceramic bearing ball.
機器用摺動部材に適用されるものであることを特徴とす
る請求項9ないし請求項11のいずれかに記載のセラミ
ックスベアリングボール。12. The ceramic bearing ball according to claim 9, wherein the ceramic bearing ball is applied to a sliding member for an electronic device.
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|---|---|---|---|
| JP2000206113A JP2002029822A (en) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | Hollow ceramic sintered body, sliding member using the same, and ceramic bearing ball |
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| JP (1) | JP2002029822A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003300780A (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-21 | Toshiba Corp | Wear resistant member made of silicon nitride and method of manufacturing the same |
| JP2006137652A (en) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Nitsukatoo:Kk | Crusher parts |
| EP4303457A1 (en) | 2022-07-06 | 2024-01-10 | Sintokogio, Ltd. | Hollow structure, bearing member and method for producing hollow structure |
-
2000
- 2000-07-07 JP JP2000206113A patent/JP2002029822A/en not_active Abandoned
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|---|---|---|---|---|
| JP2003300780A (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-21 | Toshiba Corp | Wear resistant member made of silicon nitride and method of manufacturing the same |
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